Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen

Präsentation zum Thema: "Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen"—  Präsentation transkript:

1 Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen
WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH Hamburg Dr.-Ing. Hansjürgen Spanke Dipl.-Ing. Karsten Holste Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004

2 Firmenteile Hamburg : Berlin : Dresden : WK Dr. Wachendorf & König
Hamburg : Hauptsitz in Hamburg Dresden Frankfurt Nürnberg Stuttgart München Kiel Schwerin Hamburg Bremen Hannover Magdeburg Berlin Leipzig Erfurt Kassel Dortmund Köln WK Dr. Wachendorf & König WKP König & Partner Berlin : WKP König, Stief & Partner CPST Bauconsult- und Projektsteuerungs GmbH Dresden : WKP König, Stief & Partner 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

3 Vogelperspektive UH Schleuseninsel Bootschleuse Weserwehr
Kammer UH OH Schleuseninsel Bootschleuse Weserwehr Mittel-Leitwand 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

4 Blick in die Schleusenkammer
UH rechts OH rechts OH links UH links 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

5 Schnitt 6,50 12,70 m (lichtes Maß) 1,80 2,00 PHP 400*122-Pfähle
Gemischte Wand PSp 600 mit PZi 612 12,70 m (lichtes Maß) 1,80 2,00 PHP 400*122-Pfähle als Zuganker UW-Beton Sohle Mittel- Leitwand RV- Pfähle 1,00 -10,00 MV- 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

6 Berechnung der Wände (Bauzust.)
1. Vorbauzustand 2. Vorbauzustand 800 kN 720 kN 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

7 Berechnung der Wände (Betrieb)
3. Betriebszustand 4. Revisionszustand 830 kN 850 kN 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

8 Messung der Ankerkräfte
ca. 560 kN ca kN 530 kN 830 kN Statische Berechnung : 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

9 Ermittlung der richtigen Ankerkräfte : Überprüfung der Messdaten
Was ist zu tun Ermittlung der richtigen Ankerkräfte : Überprüfung der Messdaten Erstellen einer unabhängigen Kontrollmessung Überprüfung der statischen Berechnung Konsequenzen für weitere Lastfälle 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

10 Überprüfung der Messdaten
Lenzung Aushub Rammarbeiten Zeitsprung Rechnung ca. 800 kN Rg. ca. 720 kN Betrieb: Messung ~ 1490 kN Rechnung ~ 830 kN 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

11 Erstellen unabhängiger Kontrollmessungen
Entlastung durch Steifen (Holm verbunden) Entlastung durch Rückverankerung Entlastung durch Bypass Holm getrennt 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

12 Überprüfung der statischen Berechnung
Eingeprägte Vorbelastungen (Vergrößerung der Ankerkraft) + Stützensenkungen am Fußpunkt sowie Erddruckumlagerungen (Vergrößerung der Ankerkraft) 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

13 Inklinometermessungen
z [cm] y 4,6 3,351 1 1,93 2 0,345 3 -1,035 4 -2,366 5 -3,46 6 -4,231 7 -4,672 8 -4,882 9 -5,007 10 -4,987 11 -4,763 12 -4,303 13 -3,693 14 -3,004 15 -2,274 16 -1,494 17 -0,745 18 -0,3 19 20 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

14 Unabhängige Messung W‘‘‘‘ = q 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

15 Formeln M2= M1 - Q1 · dL - q ·dL2 /2 q = 2 · (M1 - M2 - Q1 · dL) / dL2
k = (e1 - e2) / d y e1 z P1 d P2 (P3z+P1z)/2-P2z P3 e2 M = k • EI dL q M2= M1 - Q1 · dL - q ·dL2 /2 q = 2 · (M1 - M2 - Q1 · dL) / dL2 M1 M2 Q2 dL Q1 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

16 1-Feldsystem mit Gleichlast
M = 1000 kNm Q= 20 kN/m L = 20 m M [kNm] q [kN / m] 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 0,00 -25 -20 -15 -10 -5 y 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00 z [cm] 1,77559 3,50077 5,13005 6,62327 7,94565 9,06775 9,96547 10,62008 11,01819 11,15179 M [kNm] 188,35 358,31 508,36 638,31 748,31 838,36 908,34 958,37 988,29 998,34 0,00 q [kN / m] -18,38 -19,91 -20,10 -19,95 -20,06 -19,88 1 0,00 3 2,00 4,00 5 6,00 7 8,00 9 10,00 11 12,00 13 14,00 15 16,00 17 18,00 19 20,00 21 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

17 System der Spundwand Q= 20 kN/m Lges = 20 m M = 705 kNm 2,75m y 0,00
-8 -6 -4 M = 705 kNm Q= 20 kN/m Lges = 20 m z [cm] M [kNm] q [kN / m] -800,00 -700,00 -600,00 -500,00 -400,00 -300,00 -200,00 -100,00 100,00 -2 2 4 0,00 -150 -100 -50 100 y 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00 z [cm] 2,79 1,78 0,7667 -0,2577 -1,287 -2,281 -3,204 -4,021 -4,704 -5,238 -5,598 -5,777 -5,768 -5,57 -5,19 -4,636 -3,924 -3,076 -2,117 -1,079 M [kNm] 12,33 41,47 18,31 -131,89 -265,28 -396,05 -500,67 -556,71 -650,12 -676,27 -702,43 -706,16 -680,01 -590,34 -508,14 -414,73 -295,17 -153,19 0,00 q [kN / m] 16,81 -52,31 -127,03 2,62 26,15 48,57 -37,36 67,25 0,00 22,42 29,89 3,74 11,21 50 0,00 1 2,75m 2,00 3 4,00 5 6,00 7 8,00 9 10,00 11 12,00 13 14,00 15 16,00 17 18,00 19 20,00 21 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

18 Daten aus Inklinometermessung
-6 -4 -8 M = ?? kNm Q= ?? kN/m Lges = 20 m M [kNm] q [kN / m] z [cm] -1500,00 -1000,00 -500,00 500,00 1000,00 1500,00 -2 2 4 6 0,00 -2000 -1500 -1000 -500 500 1000 1500 2000 2500 y 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00 z [cm] 4,6 3,351 1,93 0,345 -1,035 -2,366 -3,46 -4,231 -4,672 -4,882 -5,007 -4,987 -4,763 -4,303 -3,693 -3,004 -2,274 -1,494 -0,745 -0,3 M [kNm] 642,65 612,76 -765,95 -183,08 -885,51 -1206,83 -1232,99 -863,09 -317,59 -541,77 -762,21 -881,77 -560,45 -295,17 -153,19 -186,82 115,83 1135,84 541,77 0,00 q [kN / m] -672,54 -1.348,81 1.961,57 -1.285,29 381,10 295,17 396,05 175,61 -769,68 3,74 100,88 440,89 -56,04 -123,30 -175,61 336,27 717,37 -1.614,09 52,31 0,00 0,00 1 2,75m 2,00 3 4,00 5 6,00 7 8,00 9 10,00 11 Polynom-Approximation 12,00 13 14,00 15 16,00 17 18,00 19 20,00 21 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

19 approximierte Verformungen
y Y-approx. Moment kNm/m Belastung kN/m² 6,5 3,351 337,415743 97,2 -287,0 5,5 1,93 180,520469 -191,4 273,6 4,5 0,345 28, -454,7 581,4 3,5 -1,035 -111,069417 -661,4 699,2 2,5 -2,366 -233,261629 -799,3 682,8 1,5 -3,46 -334,180432 -869,6 580,5 0,5 -4,231 -411,917642 -882,3 433,1 -0,5 -4,672 -466,100921 -851,8 274,3 -1,5 -4,882 -497,513756 -793,7 130,4 -2,5 -5,007 -507,681589 -722,2 20,3 -3,5 -4,987 -498,494499 -648,4 -44,5 -4,5 -4,763 -471,917156 -578,6 -59,7 -5,5 -4,303 -429,817118 -514,4 -28,3 -6,5 -3,693 -373,922812 -452,7 39,1 -7,5 -3,004 -305,90292 -386,9 124,8 -8,5 -2,274 -227,539156 -308,7 203,7 -9,5 -1,494 -140,944794 -210,5 243,3 -10,5 -0,745 -48, -88,6 -11,5 0,753 45, 52,6 38,0 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

20 Verarbeitung der Werte
-8 M = ?? kNm Q= ?? kN/m Lges = 20 m 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 17,00 18,00 19,00 20,00 3,374157 1,805205 0,286961 -1,11069 -2,33262 -3,3418 -4,11918 -4,66101 -4,97514 -5,07682 -4,98494 -4,71917 -4,29817 -3,73923 -3,05903 -2,27539 -1,40945 -0,48762 0,18 0,8 -2.753,40 1.210,34 55,06 67,79 66,95 57,38 43,19 27,72 13,62 2,79 -3,63 -5,20 -2,23 4,22 12,39 19,75 1.059,95 -1.930,58 594,02 0,00 q [kN / m] M [kNm] z [cm] -1000,00 -500,00 500,00 1000,00 1500,00 0,00 -3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 500 1000 1500 0,00 1 2,00 3 4,00 5 6,00 7 8,00 9 10,00 11 12,00 13 14,00 15 16,00 17 18,00 19 20,00 21 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

21 Vergleich Rechnung und Messung
Iteration Vergleich Rechnung und Messung Verformungen Belastung Messung y z [cm] 0, ,6 1, ,351 2, ,93 3, ,345 4, ,035 5, ,366 6, ,46 7, ,231 8, ,672 9, ,882 10, ,007 11, ,987 12, ,763 13, ,303 14, ,693 15, ,004 16, ,274 17, ,494 18, ,745 19, ,3 20, Rechnungz [cm] 3,55 1,61 0,32 -0,96 -2,17 -3,22 -4,06 -4,67 -5,04 -5,19 -5,1 -4,81 -4,34 -3,72 -3 -2,24 -1,46 -0,71 Ah 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

22 Ankerkraft Aus Inklinometermessung berechnete Ankerkraft
Direkt gemessene Ankerkraft Ah A = 1480 kN ah = 487 kN/m => A = 1486 kN Sehr gute Übereinstimmung zwischen den Messdaten 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

23 Die Messungen sind richtig  Revision ?
Konsequenz Die Messungen sind richtig  Revision ? Dank Vergrößerung der Anker- kräfte kein Standsicherheitsrisiko Vertiefte Angaben zu Verformungen und Belastungen siehe 2. Teil 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

24 Untersuchung der Ankerkräfte an der Weserschleuse Bremen Teil II
WKP König & Partner Planungsbüro für Bauwesen GmbH Hamburg Dr.-Ing. Hansjürgen Spanke Dipl.-Ing. Karsten Holste Vortrag im BAW-Kolloquium am 13. Mai 2004

25 Messkonzept Schleusenkammer
UH OH Inklinometerrohre Pegelrohre Stahldehnungsaufnehmer 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

26 Messkonzept Grundriss Schnitt Inklinometer- und Pegelrohre
Stahldehnungsaufnehmer Anordnung der Messeinrichtungen 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

27 Exemplarische Ankerkraftmessung
13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

28 Auswertung der Bautagebücher
Einbringarbeiten Stahlpfähle Messstelle OW Erste Kammerlenzung, bei NN –3,90m abgebrochen Zweite Kammerlenzung Einbringarbeiten Stahlpfähle Messstelle UW Kammeraushub Messstelle Oberhaupt Kammeraushub Messstelle Unterhaupt 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

29 Bauablauf Bestandssituation Bauzustand II Bauzustand I
Auffüllung NN +1,50 m Einbringen der Spundwände Lenzen der Baugrube Herstellung der Unterwasserbetonsohlplatte Herstellung der Stahlbetonsohlplatte Kammeraushub und Auffüllung Verankerung der Kammersohle Herstellung der Verankerung Betrieb 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

30 Herstellung der Kammergründung
Pfahl Pfahl Pfahl M 51 M 50 M 40 M 41 170 Bauzustand I 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

31 Ankerkraft und Kammergründung
Ankerkraftzunahme ΔA = 360 kN ΔA 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

32 Verformungsentwicklung M 50
Verformungszunahme im Bauablauf (Verschoben) 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

33 Verformungsentwicklung M 40 und M 50
Verformungszunahme im Bauablauf 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

34 Verformung während der Rammarbeiten
13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

35 Einfluß der Bestandssituation auf die Verformungsentwicklung
Bruchstein- pflaster Einfluß der Bestandssituation auf die Verformungsentwicklung 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

36 Verformungen im Betrieb
Geringe Verformungsreduktion im Feldbereich 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

37 Statische Hauptberechnung (1996)
Zugrundelegung der klassischen Erddruckverteilung 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

38 Vergleichsberechnung
Berechnung unter Berücksichtigung der aus den Bauzuständen eingeprägten Verformungen der zusätzlichen Verformung aus den Rammarbeiten Abschätzung des Einflusses der Zwangsgleitfuge 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

39 Ankerkraftberechnung
Aushubende Rammung Lenzung Auffüllung Betrieb Gw +2 Sw –2 m Baubeginn Betrieb Gw +5 Sw –2 m Ankerkraft [kN] Gw NN +1,00 m Hauptberechnung 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

40 Spundwandverformungen (Verschoben)
13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

41 Belastung am Stabwerk und FEM im Vergleich
Spundwandbelastung Belastung am Stabwerk und FEM im Vergleich 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

42 Einflüsse auf die Ankerkraftzunahme
Rammarbeiten am Spundwandfuß Eingeprägte Verformungen aus den Bauzuständen Bestandssituation 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium

43 Vielen Dank 13. Mai 2004 BAW-Kolloquium